肌肉收缩的奥秘：从神经冲动到肌丝滑行

肌肉收缩的奥秘：从神经冲动到肌丝滑行

肌肉收缩是人体运动的基础，涉及复杂的生理机制。从神经冲动的传递到肌丝的滑行，再到肌肉反射的调节，每一个环节都精密而有序。本文将带你深入了解肌肉收缩的奥秘。

肌肉收缩的生理机制

神经冲动能使其终止处的骨骼肌纤维收缩。肌纤维和运动神经之间的连接处被称为神经肌肉接头，这是神经和肌肉之间进行信息交换的地方。神经冲动可到达靠近肌膜的突触末梢。神经末梢内含有成千上万的突触囊泡，囊泡内有神经递质乙酰胆碱(ACh)。当神经冲动到达突触末梢时，数百个囊泡会同时释放乙酰胆碱。乙酰胆碱打开通道，允许钠离子(Na)扩散进入。失活的肌肉纤维具有约-95毫伏的静息电位。钠离子的流入减少了电荷，进而产生终板电位。如果终板电位达到阈值电压(约-50毫伏)，钠离子就会继续流入并在纤维内部产生动作电位。

在触发动作电位期间(以及之后)，肌肉纤维中并未发生可见的变化。这个被称为潜伏期的时期通常会持续3~10毫秒。在潜伏期结束之前，乙酰胆碱酯酶将神经肌肉接头处的乙酰胆碱分解，钠离子通道关闭，并且该间隙会被清除干净以备另一个神经冲动到达。肌纤维通过钾离子的流出来恢复静息电位。恢复静息电位所需的短暂时间被称为不应期。

肌丝滑行理论

肌肉纤维为什么会收缩?肌丝滑行理论已经很好地解释了肌肉纤维收缩的原理。该理论提出，肌纤维接受神经冲动，进而引起肌质网(SR)中储存的钙离子的释放。三磷酸腺苷(ATP)的分解为肌肉的有效工作提供了所需要的能量。ATP使钙离子与肌动蛋白和肌球蛋白的长肌丝结合，形成磁性结合，引起纤维缩短，从而使肌肉收缩。肌肉的收缩一直持续到钙被耗尽，此时钙被重新移入肌质网内储存起来，以备下一次神经冲动。

肌肉反射

骨骼肌含有对肌肉牵张(拉伸)敏感的特殊感觉单位。这些感觉单位被称为肌梭和高尔基腱器官(GTO)，它们在检测、响应和调节肌肉长度的变化中起着重要的作用。

肌梭由螺旋状的梭内纤维和神经末梢组成，两者均被包裹在结缔组织鞘内;它们一起监测肌肉牵张的速度。如果肌肉牵张的速度过快，来自梭内纤维的信号将通过脊髓向神经中枢传递信息，神经由中枢发出一个神经冲动传回来，被迁张的肌肉收缩。信号包含了关于肌肉位置和力量（本体感觉）的连续性信息。

此外，当肌肉被牵张和保持时，只要保持伸展状态，肌肉就会保持收缩反应:这种功能被称为牵张反射。只要拉伸是持续的，肌梭的刺激也就会持续。临床上经典的牵张反射实例为膝跳反射，主要是肌腱中牵张受体的激活，反过来引起附着肌肉(即股四头肌)的反射收缩。鉴于肌梭可监测肌肉的长度及肌腱中的GTO对肌腱复合体中的张力非常敏感，所以它们可以对单个肌纤维的收缩做出反应。GTO本质上是抑制性的，通过降低受伤风险来对有机体实施保护。当受到刺激时，GTO抑制收缩肌(主动肌)的收缩并激发对抗肌。